KR20100100012A - 초 슬림 광 조이스틱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대 단말기에 설치되어 디스플레이 화면상에 커서를 생성하는 초 슬림 광 조이스틱에 관한 것이다.

본 발명은, 적외선을 출사하는 광원; 상기 광원에 의해 조명되며, 피사체가 접촉되는 하우징; 상기 하우징과 결합되며 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 홀더 내부에 설치되며 피사체에 부딪혀 반사되어 돌아오는 빛을 결상하는 결상부재; 상기 결상부재를 통해 결상된 빛을 검출하는 이미지센서를 포함하는 초슬림 광 조이스틱에 있어서, 상기 하우징은 적외선만이 투과되는 상면 중 일부분을 제외하고 외부광차단재가 인쇄되며, 상기 외부광차단재가 인쇄된 후 스크레치 방지용 코팅재가 코팅된 것을 특징으로 한다.

광 조이스틱, 하우징, 외부광차단재, 투과존

Description

초 슬림 광 조이스틱{ULTRA SLIM OPTICAL JOYSTICK}

본 발명은 휴대 단말기에 설치되어 디스플레이 화면상에 커서를 생성하는 초 슬림 광 조이스틱에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대폰이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 개인 휴대 단말기는 키패드를 이용한 사용자 인터페이스를 채용하고 있으며, 숫자 및 문자를 입력하기 위한 복수개의 버튼과 방향 버튼으로 구성된 키패드를 구비하고 있다.

근래에는 WIBRO(Wireless Broadband) 서비스 등과 같은 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라, 개인 휴대 단말기에도 GUI(Graphical User Interface)를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되었다.

또한 기술의 발달에 더불어 개인 휴대 단말기는 다양한 부가 서비스를 구비하게 되었으며, 상기 다양한 부가 서비스의 편리한 운용을 위해서도 GUI를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되기도 하였다.

상기한 바와 같이 개인 휴대 단말기의 사용자 인터페이스로서 GUI의 운영체제가 채용되고, 종래에는 개인 휴대 단말기에 적합한 입력 장치의 개발이 절실하게 요구됨에 따라 휴대단말기의 디스플레이 화면에서 키패드와 같은 순차적으로 선택 하는 모노 방식을 개선한 휴대단말기의 입력 장치로써 터치키, 조이스틱, 그리고 광 포인팅 장치가 등장하고 있다.

입력장치에서 광 조이스틱은 다른 입력장치보다 동작성 뿐만 아니라 슬림형의 휴대단말기에 실장이 가능한 초슬림을 제공한다.

광 조이스틱에서 종래 기술로는 본원 출원인이 출원한 대한민국 등록특허 제10-0637412호 "초슬림 광 포인팅 장치 및 초슬림 광 조이스틱을 포함하는 개인 휴대단말기"가 있다. 이 발명은 피사체에서 수직으로 반사된 광을 수평으로 광 경로를 변경하여 슬림형의 두께와 초점심도를 충분하게 제공할 수 있는 광 포인팅 장치(광 조이스틱과 동일물품임)를 제공한다.

종래 광 조이스틱은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 적외선을 출사하는 광원(12)이 홀더(14) 외측에 설치된다. 홀더(14)는 중앙이 관통되어 있으며 둘레면에 광원(12)이 설치되기 위한 홈(14a)이 형성되어 있다.

홀더(14)의 내부에는 광원(12)에서 출사된 빛을 결상하는 결상부재(16)가 수용된다. 결상부재(16)는 한 쌍의 프리즘(16a)과 집광렌즈(16b)로 구성된다.

또한 결상부재(16)의 하측에는 메인기판(18)에 이미지센서(18a)가 실장되고, 투명봉지재(미도시)가 이미지센서(18a)를 감싸도록 구성되어 있다.

그리고, 적외선만이 투과되는 투과존(20a)과 가시광선 및 적외선 모두를 차단하도록 비투과존(20b)으로 구성된 하우징(20)이 홀더(14)를 수용하며 결합되어 있다.

이때, 투과존(20a)과 비투과존(20b)은 하우징(20) 내측면에 부착된 차폐테이 프(30)의 모양에 따라 구분된다.

그러나, 종래 하우징은 하우징 내부의 지정된 위치에 차폐테이프를 작업자가 일일이 부착해야 함으로 작업공정이 번거로울 뿐만 아니라, 부착위치 오차에 의해 불량률이 증가하게 되는 문제점이 있다.

즉, 차폐테이프는 투과존을 제외한 하우징의 나머지 부분이 가려지도록 작업자가 일일이 부착하게 되는데, 이 과정에서 차폐테이프를 하우징의 내측면에 정확하게 부착하기 위해서는 작업자가 매우 신중하게 부착위치를 확인하면서 작업을 진행해야만 한다.

이에 따라, 작업공정이 진행되는 시간이 많이 소요되고, 정확한 부착이 이루어지지 않을 경우 불량품이 발생하게 됨으로써 생산성이 크게 떨어지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 작업공정의 단순화를 통해 대량생산이 가능하며, 불량품의 발생을 미연에 방지하여 생산성의 향상을 기대할 수 있는 광 조이스틱을 제공하는데 주목적이 있다.

본 발명은 하우징의 제조공정 단순화를 통해 대량생산이 가능함은 물론, 규격화된 생산공정으로 불량품 생산을 미연에 방지할 수 있도록 함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 적외선을 출사하는 광원; 상기 광원에 의해 조명되며, 피사체가 접촉되는 하우징; 상기 하우징과 결합되며 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 홀더 내부에 설치되며 피사체에 부딪혀 반사되어 돌아오는 빛을 결상하는 결상부재; 상기 결상부재를 통해 결상된 빛을 검출하는 이미지센서를 포함하는 초슬림 광 조이스틱에 있어서, 상기 하우징은 적외선만이 투과되는 상면 중 일부분을 제외하고 외부광차단재가 인쇄되며, 상기 외부광차단재가 인쇄된 후 스크레치 방지용 코팅재가 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 광원의 빛이 투과되는 투과존과 광원의 빛이 투과되지 않는 비투과존으로 분할 구분되며, 상기 결상부재는 한 쌍의 반사부재와 상기 한 쌍의 반사부재 사이에 배치된 집광렌즈로 구성될 수 있다.

그리고 상기 결상부재는 한 쌍의 프리즘과 상기 한 쌍의 프리즘 사이에 배치된 집광렌즈로 구성될 수 있으며, 상기 투과존은 한 쌍의 프리즘 또는 반사부재의 어느 하나와 동일 축선상에 위치될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초슬림 광 조이스틱의 하우징이 제조되는 과정을 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초슬림 광 조이스틱의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 초슬림 광 조이스틱을 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초슬림 광 조이스틱(100)은 광원(50)과, 광원(50)에 의해 조명되는 하우징(60)과, 하우징(60)과 결합되며 내부에 수용공간이 형성된 홀더(70)와 홀더(70) 내부에 설치되며 빛을 결상하는 결상부재(80)와 결상된 빛을 검출하는 이미지센서(90)를 포함하여 구비된다.

광원(50)은 적외선을 출사하는 IR(Infrared) LED가 사용된다. 광원(50)의 사용개수는 본 발명에서 단일 개수 즉 하나를 채용하여 사용할 수도 있으나, 설계사항에 따라 하나 이상이 사용될 수도 있다.

또한 광원(50)은 메인기판(95)에 직접 SMT와 같은 공정을 통해 설치될 수도 있으며, 메인기판(95)과 연결된 FPCB를 통해 연결되어 홀더(70)의 둘레면에 설치될 수도 있다.

홀더(70)는 빛이 투과되지 않는 합성수지 소재가 사용된다. 홀더(70)의 내부는 관통되어 있으며, 둘레면에 광원(50)이 설치되기 위한 홈(72)과 결상부재(80)가 설치되기 위한 안착홈(74)이 형성되어 있다.

결상부재(80)는 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍의 프리즘(16a)과 한 쌍의 프리즘(16a) 사이에 배치되는 집광렌즈(16b)로 구성될 수 있다. 또한 결상부재(80)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 홀더(70)와 일체형인 한 쌍의 반사부재(82)와 한 쌍의 반사부재(82) 사이에 배치된 집광렌즈(84)로 구성될 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 결상부재(80)가 한 쌍의 프리즘(16a)과 한 쌍의 프리즘(16a) 사이에 설치된 집광렌즈(16b)로 구성될 경우, 한 쌍의 프리즘(16a)과 집광렌즈(16b)는 각각 별도의 사출 과정을 통해 제조된 후 결합되고, 홀더(70) 내부 에 한 쌍의 프리즘(16a)이 안착됨과 동시에 집광렌즈(16b)의 선단부위가 안착홈(74)에 거치된다.

또한 결상부재(80)가 홀더(70)와 일체형인 한 쌍의 반사부재(82)로 구성되고, 그 사이에 집광렌즈(84)의 선단을 안착홈(74)에 거치시키게 된다.

이렇게 결상부재(80)가 홀더(70) 내부에 설치된 후에는 이미지센서(90)가 구성된 메인기판(95)에 홀더(70)가 실장된다.

이미지센서(90)는 광원(50)에서 출사된 광원의 변화를 연속적으로 촬상하고, 촬상된 영상화면의 흐름을 변위값으로 연산하는 역할을 한다.

한편, 홀더(70)가 이미지센서(90)를 내부에 수용하면서 메인기판(95)에 설치된 후에는 피사체가 접촉되는 홀더(70)를 내부에 수용하면서 설치된다. 하우징(60)은 광원(50)에서 출사되는 빛에 의해 조명된다.

하우징(60)은 하우징본체(62)와 외부광차단재(64)와 코팅재(66)를 포함한다. 하우징본체(62)는 광원(50)에서 출사되는 빛과 동일 주파수 대역만을 통과시키는 광학플라스틱으로 구성될 수 있다. 즉, 하우징본체(62)는 본 발명에 채용된 광원(50)의 빛이 적외선을 출사하기 때문에 적외선만을 투과시키는 광학 플라스틱으로 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 하우징본체(62)는 광학 플라스틱으로 제조되지 않고 투명 플라스틱으로 사출 성형한 후, 표면에 적외선만이 투과될 수 있는 적외선패스층(미도시)이 구비된 형태로도 제조될 수 있다.

이렇게 하우징본체(62)가 구성되면 광원(50)에서 출사되는 빛이 하우징본 체(62) 상면 전체를 투과하여 외부로 방출되지 않도록 외부광차단재(64)가 인쇄되고, 외부광차단재(64)가 인쇄된 표면에 스크레치 방지용 코팅재(66)가 코팅된다.

이때, 외부광차단재(64)가 하우징본체(62) 상면 전체에 인쇄되지 않는 이유는 결상부재의 프리즘 또는 반사부재(82)에 피사체에 부딪혀 돌아오는 빛이 집중되도록 하기 위함이다.

외부광차단재(64)는 광원(50)과 인접하게 설치된 프리즘 또는 반사부재(82)와 동일 축선을 이루는 일부를 제외하고 하우징본체(62)의 상면 전체에 인쇄된다. 따라서 하우징(60)에는 광원(50)의 빛이 투과되는 투과존(67)과 투과되지 않는 비투과존(68)으로 자연스럽게 구분된다.

또한 코팅재(66)는 스크레치를 최소화시키 위해 UV코팅이 적용될 수 있으나 반드시 UV코팅으로 한정되는 것은 아니다.

여기서, 하우징본체(62)의 표면에 인쇄 및 코팅된 외부광차단재(64)와 코팅재(66)는 홀더(70)를 수용하면서 설치된 후 진행되는 것이 아니라, 하우징(60)을 별도로 제조하는 과정에서 진행됨을 밝혀둔다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱은 다음과 같은 작용을 한다.

하우징(60) 표면에 피사체가 접촉되지 않은 상태에서는 광원(50)에서 출사된 빛이 하우징의 투과존(67)을 통과하여 그대로 방사된다. 반대로 하우징(60) 상면에 사용자의 피사체가 접촉되어 있게 되면, 빛은 피사체에 부딪힌 후 반사되고 다시 투과존(67)을 통과하여 하우징(60) 내부로 진행하게 된다.

여기서, 하우징의 투과존(67)은 외부광차단재(64)가 하우징본체(62) 표면에 인쇄되는 과정에서 자연스럽게 형성되지만, 홀더(70)를 내부에 수용하여 결합하는 과정에서는 결상부재의 프리즘이나 반사부재(82)와 동일축선상에 위치하도록 결합위치를 조절하여 결합해야 한다.

이렇게 하우징의 투과존(67)을 투과한 빛은 결상부재인 한 쌍의 프리즘이나 반사부재(82) 중 광원과 인접한 프리즘 및 반사부재(82)와 동일 축선상에 형성되어 있기 때문에 이들 프리즘과 반사부재(82)의 전면에 부딪힌 다음 수직 방향에서 수평방향으로 굴절 또는 반사된다.

이 과정에서 집광렌즈(84)는 굴절 또는 반사되어 진행하는 빛를 결상하게 된다.

집광렌즈(84)를 통해 결상된 빛은 다시 한 쌍의 프리즘과 반사부재(82)를 통해 수직방향으로 굴절 또는 반사되어 이미지센서(90)의 촬상영역(미도시)으로 전달된다.

이미지센서(90)는 수광되는 빛을 연속적으로 촬상하고, 촬상된 영상화면의 변화를 변위값으로 연산하게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 광 조이스틱을 보인 분해 사시도.

도 2는 종래 광 조이스틱의 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초슬림 광 조이스틱의 하우징이 제조되는 과정을 보인 예시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초슬림 광 조이스틱의 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 초슬림 광 조이스틱을 보인 단면도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50: 광원 60: 하우징

62: 하우징본체 64: 외부광차단재

66: 코팅재 67: 투과존

68: 비투과존 70: 홀더

72: 홈 74: 안착홈

80: 결상부재 82: 한 쌍의 반사부재

84: 집광렌즈 90: 이미지센서

95: 메인기판 100: 초 슬림 광조이스틱

Claims (5)

1. 적외선을 출사하는 광원; 상기 광원에 의해 조명되며, 피사체가 접촉되는 하우징; 상기 하우징과 결합되며 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 홀더 내부에 설치되며 피사체에 부딪혀 반사되어 돌아오는 빛을 결상하는 결상부재; 상기 결상부재를 통해 결상된 빛을 검출하는 이미지센서를 포함하는 초슬림 광 조이스틱에 있어서,

   상기 하우징은 적외선만이 투과되는 상면 중 일부분을 제외하고 외부광차단재가 인쇄되며, 상기 외부광차단재가 인쇄된 후 스크레치 방지용 코팅재가 코팅된 것을 특징으로 하는 초슬림 광 조이스틱.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징은 광원의 빛이 투과되는 투과존과 광원의 빛이 투과되지 않는 비투과존으로 분할 구분된 것을 특징으로 하는 초슬림 광 조이스틱.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 결상부재는 한 쌍의 반사부재와 상기 한 쌍의 반사부재 사이에 배치된 집광렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 초슬림 광 조이스틱.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 결상부재는 한 쌍의 프리즘과 상기 한 쌍의 프리즘 사이에 배치된 집광렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 초슬림 광 조이스틱.
5. 제 1항, 제 3항, 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 투과존은 한 쌍의 프리즘 또는 반사부재의 어느 하나와 동일 축선상에 위치된 것을 특징으로 하는 초슬림 광 조이스틱.

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